本发明涉及一种用于进行远洋航行的船舶的航线预测系统。
背景技术：
1、在远洋航行中，考虑到风、波浪和海流等气象和海象环境，优选在最安全且经济的航线上航行。目前，大型气象公司(日本的纬哲纽咨信息咨询(weather news)公司和美国的大型气象公司：应用气象技术(applied weather technology)公司等)提供与船舶航行有关的气象导航服务。
2、气象导航的基本顺序为：(1)船舶状态信息(船舶名、主要项目、出发港、到达港、预定日程、载货种类等)；(2)获取气象和海象信息；(3)航行模拟；(4)向船舶侧传输确定的推荐航线。之后，如果在航行中接受服务，则向气象导航公司提供船舶的位置信息等，并请求航线的指示。此外，在到达后，将航行航线的路线和/或信息报告给导航公司。
3、另外，公开了一种船舶的最优化航线计算系统，其采用等时线法作为寻求最优化航线的最优化方法，并且包括：必须通过地点指定单元，该必须通过地点指定单元能够任意地指定必须通过地点wp；以及等时线变更单元，该等时线变更单元根据上述必须通过地点之间的距离，改变等时线法中所使用的搜索长度、搜索间隔和搜索范围(例如，参照专利文件1)。此外，还公开了一种数据处理装置，该数据处理装置能够合理地估计被难以预测的气象海象所影响的、船舶的航行所需的时间或者燃料消耗量(例如，参照专利文献2)。
4、现有技术文献
5、专利文献
6、专利文献1：特开2013-104690号公报
7、专利文献2：特许6281022号公报
技术实现思路
1、发明要解决的课题
2、然而，目前，尽管这些公司已经提供了50年以上的长期的导航服务，但是这两个公司的全球份额即使合并在一起也在10％以内(截止2016年全球约10万艘)，非常少。
3、第一个问题是，在以往的气象导航中，主要仅基于波高预测的数据来选择最优化的航线。但是，影响船舶航行的气象和海象要素有风、波浪、海流等各种要素，因此仅基于波高的航线预测存在预测精度仍然较低的问题。
4、第二个问题是，在航线选择中，还依赖于人力资源(船长和导航公司的气象预报员、责任人的判断)。即，根据过去的船舶航行时的统计数据和预报员或船长经验者的直觉和经验，进行船舶的航行路线的建议。当然，依赖于多年经验和直觉的人的建议往往缺乏正确性和精度。
5、第三个问题是，如专利文献1所记载的，以往的航线搜索以等时线法(isochronemethod)为主流，计算的仅为最短时间。在此，如图28所示，所谓等时线法是搜索相同时间内距离最远的分支(路线)的方法，首先生成连接从出发地起一定时间后到达的多个地点的曲线(同时间曲线点)。从该曲线上具有代表性的多个地点起，求得接着经过一定时间后到达的多个地点，并求得以离出发地点的距离最远的地点的集合来表示的曲线。重复这些过程，以确定到达目的地的最短时间航线。
6、在使用该等时线法进行导航的情况下，当推荐航线在途中遇到暴风雨天气、与该气象公司协商时，气象公司通常会给出以下路线建议：向波高较低的方向大幅度绕路。例如，如果波高为4m以上或5m以上，则当前的导航只是使船舶在大幅度绕过该暴风雨天气海域的航线上航行。但是，在该方法中，必然会导致燃料消耗的显著增加。即，在现有的使用等时线法的方法中，存在如下问题：在暴风雨天气海域，仅大幅度绕路航行而不判断气象和海象带给船舶的真正的影响，实在不能说是考虑了安全性、经济性的最优化的航线预测。
7、第四个问题是，在如专利文献2所示的航线计算中，没有在航线计算中考虑船舶的信息。虽然都是船舶，但也具有从大型货船到小型船的类型，而根据这些船舶的类型，受到来自气象和海象环境的影响完全不同。但是，在专利文献2所示的以往的航线计算中，无法为每艘船舶提供最优化的导航信息。
8、第五个问题是，没有提供方便用户使用的航线预测服务。co2、sox的大幅度(与燃料消耗量成比例)降低是目前全球环境问题中的一大课题，全球的航运企业毫无例外地被要求立即实施，其应对刻不容缓。联合国的i.m.o.(国际海事组织)已经决定与2008年相比，在2020年1月将燃料减少20％以上，到2030年减少40％以上。另外，此次的目标也包括3000吨以上的小型船舶，对于为大约120000艘以上不同类型的船舶中的每艘提供准确的航行航线的建议，无论如何也无法通过以气象预报员和船长等这样的人为主体的人力应对来应对。
9、本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种使用经由互联网的云计算的、预测精度更高、安全性和经济性更高的船舶航线预测系统。
10、解决课题的手段
11、为了实现上述目的，本发明为一种船舶航线预测系统，其提供船舶的航线，该航线预测系统的特征是，该航线预测系统包括：气象分发服务器，该气象分发服务器分发使用气象传感器观测到的气象数据；海象分发服务器，该海象分发服务器分发使用海象传感器观测到的海象数据；卫星信息分发服务器，该卫星信息分发服务器分发使用人造卫星观测到的卫星信息；航线预测服务器，该航线预测服务器从所述气象分发服务器、所述海象分发服务器以及所述卫星信息分发服务器获取数据，并在有请求的情况下，进行与船舶的航线相关的预测；以及终端装置，该终端装置执行预定的应用程序，并且在使用该应用程序而具有来自用户的船舶的航线创建请求的情况下，从所述航线预测服务器获取航线预测结果，并显示该航线预测结果；其中，所述气象分发服务器、所述海象分发服务器、所述卫星信息分发服务器、所述航线预测服务器以及所述终端装置经由互联网连接。
12、在该船舶航线预测系统中，优选地，所述航线预测服务器包括：气象和海象信息获取部，该气象和海象信息获取部从所述气象分发服务器获取气象信息、以及从所述海象分发服务器获取海象信息；卫星信息获取部，该卫星信息获取部从所述卫星信息分发服务器获取卫星信息；气象和海象信息存储部，该气象和海象信息存储部存储通过所述气象和海象信息获取部获取的气象和海象信息、以及分析后的气象和海象信息；卫星信息存储部，所述卫星信息存储部存储由所述卫星信息获取部获取的卫星信息、以及分析后的卫星信息；用户信息存储部，该用户信息存储部存储与所述终端装置的用户相关的信息；航线预测部，该航线预测部在具有所述航线创建请求时，使用气象和海象信息以及卫星信息进行船舶的航线预测；用户判定部，该用户判定部对所述终端装置的用户进行判断；以及收发部，该收发部进行与所述气象分发服务器、所述海象分发服务器、所述卫星信息分发服务器以及所述终端装置之间的数据的收发。
13、在该船舶航线预测系统中，优选地，所述航线预测部包括：海流分析部，该海流分析部利用从所述卫星信息获取部获取的卫星信息、以及从所述气象和海象信息获取部获取的气象和海象信息的各种观测数据，进行海流的流动方向和速度的分析预测；气象和海象长期预测分析部，该气象和海象长期预测分析部利用从所述卫星信息获取部获取的卫星信息、从所述气象和海象信息获取部获取的气象和海象信息的各种观测数据、所述气象和海象信息存储部中存储的数据、以及所述卫星信息存储部中存储的数据，生成未来的气象和海象场景(scenario)；船舶阻力计算部，该船舶阻力计算部基于所述海流分析部以及所述气象和海象长期预测分析部的结果，进行适航性理论、波浪增阻以及船舶摇荡控制等一体化的分析处理，计算船体受到波浪、风、涌浪和海流的阻力；以及最优化航线分析部，该最优化航线分析部使所述海流分析部、所述船舶阻力计算部以及所述气象和海流长期设想分析部的分析结果融合，利用动态规划(dynamic program)迪杰斯特拉(dijkstra)算法进行最优化的航线搜索。
14、在该船舶航线预测系统中，优选地，所述航线预测部按地图上的每个场所位置编号(point no.)，计算船舶的位置(纬度、经度)、指示的行进方向(course(度))、航行时的预测速度(speed(节))、时间的天数换算(day)、航行距离(dist.(英里(mile)))、使用燃料(fuel(吨(ton)))、发动机的转速(rpm)、纵摇角度(pitch(度))、横摇角度(roll(度))、垂直加速度(v acceration)、水平加速度(h acceration)、海上功率裕度(sea margin)、风浪对船舶的速度的影响力(wave·wind(节))、水流对船舶的影响力(current(节))、平均波高(wave height(m))、周期(涌浪)(period(s))以及从船舶观察的风浪的方位(direction(度))中的至少一个。
15、在该船舶的航线预测系统中，优选地，所述船舶阻力计算部基于通过所述海流分析部及所述气象和海流长期预测分析部分析的波高(wave hights(m))、波周期(涌浪)(periods)及从船舶观察到的风浪的方位(direction(度))，预测每个网格地点处作为对船舶的速度的影响力(wave/wind(节))的速度降低量，并利用该速度降低量计算燃料消耗量(fuel consumption(吨/天))。
16、在该船舶航线预测系统中，优选地，所述船舶阻力计算部根据通过所述海流分析部以及所述气象和海流长期预测分析部分析的每个网格位置处的波高(wave hights(m))以及波方向(direction(度))，计算出船舶的垂直加速度(v acceration)以及水平加速度(h acceration)。
17、在该船舶航线预测系统中，优选地，所述最优化航线分析部在所述计算出的预定地点处的船舶的垂直加速度及水平加速度超过预定的阈值的情况下，不在航线中采用该预定地点。
18、在该船舶航线预测系统中，优选地，所述阈值根据船舶的类型在0.5g～0.8g之间。
19、在该船舶航线预测系统中，优选地，所述终端装置包括：键盘等输入部，该输入部接受来自用户的输入；应用程序执行部，该应用程序执行部在网页(web)浏览器中执行用于进行船舶航线的航线预测的专用应用程序；请求生成部，该请求生成部在经由所述输入部具有来自用户的航线创建请求的情况下，生成对所述航线预测服务器的航线生成指令；收发部，该收发部将所述航线创建请求发送到所述航线预测服务器；运算部，该运算部在从所述航线预测服务器获取到分析结果的情况下，基于该分析结果进行图形用户界面(gui)显示处理；存储部；以及进行gui显示的显示部。
20、在该船舶航线预测系统中，优选地，所述终端装置的所述专用应用程序需要经由所述输入部输入船舶详细信息作为初始设定，并且该船舶详细信息包括以下信息中的至少一个以上信息：船名、满载速度(节)、满载排水量(t)、重压载速度(节)、重压载排水量(t)、马力(kw)、燃料消耗量(吨/天)、发动机的转速(rpm)、载货种类、积载因数、生产日期和国际海事组织(imo)编号。
21、在该船舶航线预测系统中，优选地，在登录所述专用应用程序后，所述终端装置的用户利用所述输入部从画面输入关于出发港、到达港、基本信息(速度、转速、燃料消耗量)和载货种类的信息。
22、在该船舶航线预测系统中，优选地，当在所述终端装置中执行模拟时，所述显示部的地图上显示最少燃料(minimum fuel)路线、最短时间(minimum time)路线和最短距离(minimum distance)路线中的至少一种以上模式。
23、在该船舶航线预测系统中，优选地，当在所述终端装置中进行模拟时，被判断为危险的场所地点以不同的颜色显示。
24、此外，为了实现上述目的，本发明提供一种在船舶航线预测系统中使用的预测程序，该预测程序的特征是，该船舶航线预测系统包括：气象分发服务器，该气象分发服务器分发使用观测传感器观测到的气象数据；海象分发服务器，该海象分发服务器分发使用观测传感器观测到的海象数据；卫星信息分发服务器，该卫星信息分发服务器分发使用人造卫星观测到的卫星信息；航线预测服务器，该航线预测服务器从所述气象分发服务器、所述海象分发服务器以及所述卫星信息分发服务器获取数据，并在有请求的情况下，进行与船舶的航线相关的预测；以及终端装置，该终端装置执行预定的应用程序，并且在用户使用该应用程序而具有船舶的航线创建请求的情况下，从所述航线预测服务器获取航线预测结果，并显示该航线预测结果；所述预测程序包括：气象和海象信息获取步骤，该气象和海象信息获取步骤从所述气象分发服务器获取气象信息、以及从所述海象分发服务器获取海象信息；卫星信息获取步骤，该卫星信息获取步骤从所述卫星信息分发服务器获取卫星信息；气象和海象信息存储步骤，该气象和海象信息存储步骤存储在所述气象和海象信息获取步骤获取的气象和海象信息以及分析后的气象和海象信息；卫星信息存储步骤，该卫星信息存储步骤存储在所述卫星信息获取步骤获取的卫星信息；用户信息存储步骤，该用户信息存储步骤存储与所述终端装置的用户相关的信息；航线预测步骤，该航线预测步骤在具有所述航线制定请求时，使用气象、海象信息以及卫星信息，进行船舶的航线预测；用户判定步骤；以及收发步骤，该收发步骤进行与所述气象分发服务器、所述海象分发服务器、所述卫星信息分发服务器以及所述终端装置之间的数据的收发。
25、另外，本发明不仅能够作为这样的船舶航线预测系统而实现，而且能够作为以构成这样的船舶航线预测系统的装置所具备的特征性手段为步骤的航线预测方法而实现，或者作为使计算机执行这些步骤的程序而实现。而且，这样的程序当然可以经由usb等记录介质或互联网等传输介质来发送。
26、发明效果
27、本发明的船舶航线预测系统包括：气象分发服务器，该气象分发服务器分发气象数据；海象分发服务器，该海象分发服务器分发海象数据；卫星信息分发服务器，该卫星信息分发服务器分发卫星信息；航线预测服务器，该航线预测服务器从气象分发服务器、海象分发服务器以及卫星信息分发服务器获取数据，并在有请求的情况下，进行与船舶的航线相关的预测；以及终端装置，该终端装置执行预定的应用程序，并且在使用该应用程序而具有来自用户的船舶的航线创建请求的情况下，从航线预测服务器获取航线预测结果，并显示该航线预测结果。通过该结构，使用经由互联网的云计算，能够实现预测精度更高、安全性和经济性更高的船舶的航线预测。